(57)【要約】【課題】  急峻な屈曲が発生する光伝送路では、伝搬中の光は十分にかく乱されないため出射端光強度分布は不均一となる。前記光伝送路の出射端光強度分布が不均一かつ変動する場合、受光径の小さな受光素子は十分な光量を受光できないこともあり、データ伝送ができなくなるという課題があった。本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することを目的とする。【解決手段】    本発明に係る光伝送路は導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形である光導波領域を備える。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が三角形又はＮ角形（Ｎは五以上の整数）である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項２】
導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸Ｍ角形（Ｍは三以上の整数）である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項３】
導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項４】
導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項５】
導波光の伝搬方向に垂直な断面が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項６】
一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
【請求項７】
両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることを特徴とする請求項６に記載のマルチモード型の光伝送路。
【請求項８】
前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は請求項１から５に記載のいずれかの光導波領域の形状であることを特徴とする請求項７に記載のマルチモード型の光伝送路。
【請求項９】
両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は請求項１から５に記載のいずれかの光導波領域の形状であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることを特徴とする請求項６に記載のマルチモード型の光伝送路。
【請求項１０】
一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は請求項１から５に記載のいずれかの光導波領域の形状であることを特徴とする請求項６に記載のマルチモード型の光伝送路。
【請求項１１】
前記一の区間と前記他の区間との間にあり、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間をさらに備えることを特徴とする請求項６から１０に記載のいずれかのマルチモード型の光伝送路。
【請求項１２】
前記光導波領域をコアとするマルチモード型の光ファイバであることを特徴とする請求項１から１１に記載のいずれかのマルチモード型の光伝送路。
【請求項１３】
前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は直径０．１（ｍｍ）の円を内包でき、且つ直径１．２（ｍｍ）の円に内包されることを特徴とする請求項１２に記載のマルチモード型の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモードの光を伝搬するマルチモード型の光伝送路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及してきた携帯電話は、使用時及び携帯時の利便性その他の理由から、折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話が多く用いられるようになった。折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話においては、その形態上、複数の筐体に通信機能部、増幅回路部、表示回路部等のモジュールが分散して配置されており、各筐体に配置されたモジュール間を接続する配線には、柔軟性と駆動に耐えられる強度が求められている。
【０００３】
さらに、各モジュール間の配線には、音楽再生機能、動画再生機能、写真撮影機能などの携帯電話の多機能化に伴う高速なデータ伝送性、外部機器との電磁障害対策及び長時間使用の要求に伴う低消費電力化が求められている。
【０００４】
これらの要求を満たす配線として光ファイバを使用することが試みられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２４４２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モジュール間のデータ伝送を光ファイバを含む光伝送路で行う場合、モジュールには前記光伝送路に光を入射する発光素子及び光伝送路から出射する光を受光する受光素子が搭載される。また、円滑なデータ伝送を行うために発光素子と光伝送路との間及び光伝送路と受光素子との間の光軸を合わせて配置する必要がある（以下、「光軸を合わせて配置する」を「アライメント」と略記する。）。
【０００６】
光伝送路の光導波領域の口径及び受光素子の受光径は大きい方がアライメントを容易にするが、受光素子の受光径は高速のデータ通信を行うために小さくする必要がある。受光素子の受光径が小さい場合、相対的に光伝送路の光導波領域の口径が大きくなるため、受光素子は光伝送路から出射する光の一部しか受光できなくなる。
【０００７】
光伝送路の光路長が長い場合は、光伝送路の入射端に入射した光は光伝送路の光導波領域を伝搬する間にかく乱されるため、光伝送路の他端の光導波領域から出射する光の出射端面における光強度分布（以下、「光導波領域から出射する光の出射端面における光強度分布」を「出射端光強度分布」と略記する。）は均一になる。しかし、携帯電話のモジュール間のように数ｃｍと短く、また、曲率半径が５ｍｍ程度の急峻な屈曲が発生する光伝送路では、伝搬中の光は十分にかく乱されないため出射端光強度分布は不均一となる。さらに、光伝送路の屈曲状態は携帯電話の折り畳み、回転等の動作により変動するため、出射端光強度分布も前記屈曲状態に応じて変動する。
【０００８】
従って、前記光伝送路の出射端光強度分布が不均一かつ変動する場合、受光径の小さな受光素子は十分な光量を受光できないこともあり、データ伝送が困難になるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送路は導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形である光導波領域を備える。
【００１１】
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が三角形又はＮ角形（Ｎは五以上の整数）である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００１２】
光伝送路が備える光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面（以下、「導波光の伝搬方向に垂直な断面」を「断面」と略記する。）の形状が円形の場合、入射した光は光導波領域の反射面で反射して円の中心を通る定在波（モード）を生じやすく、光導波領域の断面の光強度分布（以下、「光導波領域の断面の光強度分布」を「断面光強度分布」と略記する。）は中心付近の光強度が強くなる。また、前記定在波は光導波領域内でかく乱され難く、断面光強度分布が均一になるためには一定以上の光路長が必要であった。
【００１３】
しかし、本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は三角形又はＮ角形であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
【００１４】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００１５】
なお、前記光伝送路の光導波領域の断面の大きさは、前記光伝送路と受光素子とのアライメント誤差を保障できる大きさに設計される。具体的には、前記光伝送路の光導波領域の断面は、前記アライメント誤差を保障する領域として受光素子の受光面を中心とした一定長の半径の円を内接する大きさに設計される。前記Ｎが大きいほど形状が円に近づくため、前記アライメント誤差を保障する領域の外で無駄な光を出射する余剰領域を少なくできる。
【００１６】
従って、前記Ｎが大きいほど、アライメント誤差を保障しつつ、前記光伝送路の光導波領域の断面の大きさを小さくでき、受光素子と前記光伝送路との光伝送の損失を小さくすることができる。ただし、前記Ｎが大きいほど導波光のかく乱の効果は小さくなる。
【００１７】
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸Ｍ角形（Ｍは三以上の整数）である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００１８】
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は角丸Ｍ角形である。角丸Ｍ角形とは、Ｍ角形の頂点のうち少なくとも一つを丸めた形状である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が角丸Ｍ角形であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
【００１９】
また、発光素子からの出射光のファーフィールドパターン（以下、「ファーフィールドパターン」を「ＦＦＰ」と略記する。）が円形であるため、断面形状が角丸Ｍ角形の光伝送路は断面形状がＭ角形の光伝送路よりも発光素子と光伝送路との間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。同様に、受光素子の受光面が円形であるため、断面形状が角丸Ｍ角形の光伝送路は断面形状がＭ角形の光伝送路よりも受光素子と光伝送路との間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。
【００２０】
また、Ｍ角形の頂点を丸めることで頂点部の変形を防ぎ、断面形状を保護することができる。
【００２１】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００２２】
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００２３】
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状（以下、「複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状」を「単一閉曲線形状」と略記する。）である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が単一閉曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
【００２４】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００２５】
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００２６】
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状（以下、「複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状」を「複数曲線形状」と略記する。）である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が複数曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
【００２７】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００２８】
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００２９】
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状（以下、「少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状」を「線分曲線形状」と略記する。）である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が線分曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
【００３０】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００３１】
具体的には、本発明は、一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００３２】
前記光導波路では、一の区間から他の区間への導波光の伝搬で定在波が変換されるため、伝搬モードがかく乱されて前記他の区間における断面光強度分布は均一になる。
【００３３】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００３４】
前記光伝送路は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることが好ましい。
【００３５】
発光素子からの出射光のＦＦＰが円形であるため、発光素子から光を入射する端点の断面も円形とすることで発光素子と光伝送路との接続の損失を小さくすることができる。同様に、受光素子の受光面が円形であるため、光伝送路から光を出射する端点の断面も円形とすることで受光素子と光伝送路との接続の損失を小さくすることができる。
【００３６】
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００３７】
前記光伝送路は、前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが好ましい。
【００３８】
前記光伝送路において、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、Ｎ角形、角丸Ｍ角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とすることで、より効果的に出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
【００３９】
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００４０】
前記光伝送路は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であってもよい。
【００４１】
前記光伝送路において、前記両端点の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、Ｎ角形、角丸Ｍ角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とし、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の断面形状を円形とすることで、より効果的に出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
【００４２】
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００４３】
前記光伝送路は、一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であってもよい。
【００４４】
前記光伝送路において、一方の端点の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、Ｎ角形、角丸Ｍ角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とし、他方の端点の光導波領域の断面形状を前記一方の端点の光導波領域の断面形状と異なる形状とすることで、出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
【００４５】
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００４６】
前記光伝送路は、前記一の区間と前記他の区間との間にあり、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間をさらに備えることが好ましい。
【００４７】
前記一の区間における光導波領域の断面形状と前記他の区間における光導波領域の断面形状は一致しないため、導波光が前記一の区間から前記他の区間へ伝搬する際に、前記他の区間の光導波領域外の部分に光が照射し、光伝送の損失が発生する。導波光の伝搬方向が逆の場合も同様である。前記光伝送路は、前記緩衝区間を前記一の区間と前記他の区間との間に挿入することで、光導波領域の断面形状が前記一の区間から前記他の区間へ連続的に変化するため、前記損失を低減することができる。
【００４８】
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化でき、光伝送の損失の少ない光伝送路を提供することができる。
【００４９】
本発明に係る光伝送路は、前記光導波領域をコアとするマルチモード型の光ファイバであることが好ましい。
【００５０】
普及している光ファイバのコアの断面形状を三角形、Ｎ角形、角丸Ｍ角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とすること、前記光ファイバの一の区間と他の区間とのコアの断面形状が相違すること或いは前記光ファイバの両端点のコアの断面形状を円形かつ前記両端点に挟まれる区間のコアの断面形状を非円形とすることで、前記光伝送路で説明したように出射端光強度分布を均一化することができる。
【００５１】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【００５２】
前記光ファイバは、前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は直径０．１（ｍｍ）の円を内包でき、且つ直径１．２（ｍｍ）の円に内包されることが好ましい。
【００５３】
前記光ファイバにおいて、コアの断面形状の大きさが直径０．１（ｍｍ）の円を内包でき、且つ直径１．２（ｍｍ）の円に内包される大きさとすることで曲げ性、耐久性に優れ且つ低コストのプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を使用することができる。
【００５４】
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明により、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００５７】
（実施の形態１）
本発明に係る光導波路を利用した一例である光伝送系１０１の概念図を図１に示す。光伝送系１０１はモジュール１１、モジュール１２、発光素子１４、受光素子１５及び光伝送路１８から構成される。
【００５８】
モジュール１１は発光素子１４を搭載し、図示しない電源回路、制御回路等の発光素子駆動部を搭載する。
【００５９】
モジュール１２は受光素子１５を搭載し、図示しない電源回路、制御回路等の受光素子駆動部を搭載する。
【００６０】
発光素子１４は電気信号を光信号に変換して外部に光を放出する。例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することができる。ＬＤは積層した半導体層の上面から光を放射するＶＣＳＥＬが例示できる。
【００６１】
受光素子１５は外部からの光を受光して電気信号に変換する。例えば、フォトダイオード（ＰＤ）を使用することができる。ＰＤは受光面積に比例して接合容量が増加して遮断周波数が下がるため、高速なデータ伝送を行うためにはＰＤの受光面の径は小さくする必要がある。例えば、１Ｇｂｐｓでデータ伝送を行うためにはＰＤの受光面の径は０．１２ｍｍ以下であることが求められる。
【００６２】
光伝送路１８は入射された光を前記光導波領域内に閉じ込め、一の端から他の端へ複数のモードで導波するマルチモード型の線路である。
【００６３】
例えば、光伝送路１８は、反射鏡で空間を囲み前記光導波領域とした光伝送路とすることができる。また、光伝送路１８は、屈折率の高い光導波媒体を屈折率の低い光導波媒体で覆い、前記屈折率の高い光導波媒体を前記光導波領域とした光伝送路とすることができる。前記光導波領域をコア、前記屈折率の低い光導波媒体をクラッドとするマルチモード型の光ファイバであることが好ましい。
【００６４】
光伝送路１８としての光ファイバは、ガラスファイバ、プラスチックファイバ（ＰＯＦ）又はガラスのコアとプラスチックのクラッドをもつ光ファイバであってもよい。例えば、ガラスファイバはＳｉＯ２をベースにアルミニウム、ホウ素等の酸化物がドーパントとして加えられ、屈折率の異なるガラスから構成される。また、ＰＯＦはメチルメタクリレート系、スチレン系、ポリカーボネート系等の屈折率の高い樹脂をコアとし、メチルアクレリート系、フッ化ビニリデン系、フッ化メタクリレート系、フッ化アクリレート系、フッ素樹脂系等の屈折率の低い樹脂をクラッドとして構成される。
【００６５】
なお、光ファイバのコアの断面形状は直径０．１（ｍｍ）の円を内包でき、且つ直径１．２（ｍｍ）の円に内包される大きさであることが好ましい。
【００６６】
光伝送路１８がＰＯＦの場合、以下に示す方法でコアの断面形状を非円形に成形することができる。
【００６７】
クラッド及びコアの断面形状が同心円である市販のＰＯＦに熱を加え、外部から圧力を加えて、外側のクラッドとともに内部のコアを所望の形に変形させる。次いで、冷却することで断面形状が所望の形のコアを有するＰＯＦを得ることができる。
【００６８】
また、所望の形としたコア素材の周りをクラッド素材で覆った塊を加熱し、前記塊を引き伸ばし、冷却することでも断面形状が所望の形のコアを有するＰＯＦを得ることができる。
【００６９】
光伝送系１０１は発光素子１４、光伝送路１８及び受光素子１５をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。なお、以下の説明において「光伝送路１８の発光素子１４が接続されている側の端」を「光伝送路１８の入射端」、「光伝送路１８の受光素子１５が接続されている側の端」を「光伝送路１８の出射端」と略記する。
【００７０】
光伝送系１０１はモジュール１１のデータを以下のようにモジュール１２へ伝送する。モジュール１１のデータの電気信号を受け、発光素子１４は光信号に変換する。発光素子１４は前記光信号を光伝送路１８の入力端の光導波領域に入射する。光伝送路１８は前記光信号をモジュール１２方向へ伝搬する。受光素子１５は光伝送路１８の出射端の光導波領域から出射した前記光信号の一部を受光して電気信号に変換する。モジュール１２が受光素子１５から前記電気信号を受けることでモジュール１１のデータがモジュール１２へ伝送される。
【００７１】
次に、光伝送系１０１における光伝送路１８の光導波領域の断面光強度分布を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００７２】
光伝送路１８の入力端に入射した発光素子１４の光の入射端からの光路長に対する断面光強度分布のシミュレーションを行った。シミュレーション結果において光強度を色相で表示しており、光伝送路１８の光導波領域の断面光強度の均一性（以下、「光導波領域の断面光強度の均一性」を「断面光強度均一性」と略記する。）を色相の均一性で表示している。なお、図５から図２５の断面光強度分布において、光強度の単位は任意であり、色相が茶色から白色にかけて強くなっており、形状Ｎｏ．に＊が付されている光伝送路は比較例を示す。
【００７３】
Ａ−Ａ’における光導波領域の断面形状が直径０．２４ｍｍの円形（形状１）と一辺０．１７ｍｍの正方形（形状４）との光伝送路１８について断面光強度均一性のシミュレーションを行い、断面光強度均一性の光路長依存性の結果を図５に示す。シミュレーション点は入射端から０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍである。なお、図５では、シミュレーション点毎に光強度コントラストが最も明瞭となるように色相を調整しているため、同一の光強度であってもシミュレーション点毎に異なる色相で表示をしている。
【００７４】
形状１の光伝送路１８は入射端から３．０ｍｍの点で中心が白色、円周部が茶色であり、中心付近の光強度が強く光強度分布が不均一である。一方、形状４の光伝送路１８は入射端から３．０ｍｍの点で色相が一様となっており、光導波領域の断面の光強度分布が均一になっている。従って、光伝送路１８の光導波領域の断面形状は形状１より形状４の方が入射光をかく乱しやすく、短い光路長で断面光強度均一性を向上できる。
【００７５】
次に、Ａ−Ａ’における光導波領域の断面形状が形状２、形状３及び形状５〜形状２２である光伝送路を同様に断面光強度均一性のシミュレーションを行った。形状２、形状３及び形状５〜形状２２のシミュレーション結果を図６〜図２５に示す。
【００７６】
形状２〜形状７及び形状２２（図６〜図１０及び図２５）は光導波領域の断面形状が三角形又はＮ角形である光導波路１８についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状２は三角形、形状３は正三角形、形状５は正五角形、形状６は正六角形、形状７は正二十角形、形状２２は八角形である。いずれの形状も直径０．２４ｍｍの円に内接する。辺の数に関わらず、いずれも入射端から３．０ｍｍのシミュレーション点の色相は形状１の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状１の断面光強度均一性より向上している。
【００７７】
形状８〜形状１１及び形状１８〜形状２１（図１１〜図１４及び図２１〜図２４）は光導波領域の断面形状が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波路１８についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状８〜形状１１は直径０．２４ｍｍの円の一部と線分で形成された形状である。形状１８は曲率半径０．１ｍｍの円弧と線分、形状１９は曲率半径０．１１ｍｍと線分、形状２０は曲率半径０．１３ｍｍの円弧と線分、形状２１は曲率半径０．１４ｍｍの円弧と線分で形成された形状である。いずれも入射端から３．０ｍｍのシミュレーション点の色相は形状１の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状１の断面光強度均一性より向上している。また、形状８〜形状１１のシミュレーション結果から断面光強度均一性は線分の数の増加に伴い向上する傾向にある。
【００７８】
形状１２（図１５）は光導波領域の断面形状が角丸Ｍ角形である光導波路１８のシミュレーション結果である。図１５においてはＭ＝４である。正方形の各頂点を正方形の対角線の交点を中心とする直径０．２４ｍｍの円弧になるように丸めた形状である。入射端から３．０ｍｍのシミュレーション点の形状１２の色相は形状１の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状１の断面光強度均一性より向上している。また、各頂点を丸めたことでＦＦＰが円形であるＶＣＳＥＬとの接合性及び受光面が円形であるＰＤとの接合性が向上する。
【００７９】
形状１３〜形状１７（図１６〜図２０）は光導波領域の断面形状が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波路１８についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状１３〜形状１７は直径０．２４ｍｍの円の一部と前記円の外側を中心とする曲率半径０．１２ｍｍの円弧で形成された形状である。いずれも入射端から３．０ｍｍのシミュレーション点の均一性は形状１のシミュレーション結果より向上しているが、光強度均一性は曲線の数が増加するに従い向上する傾向にある。
【００８０】
なお、光導波領域の断面形状は複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状であってもよい。具体的には、断面形状を楕円形とすることもできる。
【００８１】
前記光導波領域の断面形状を非円形とした本発明に係る光伝送路は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、受光面の径の小さなＰＤであっても、光伝送路１８の出射端の面内位置に関わらず十分な光量を受光できる。ゆえに、モジュール間の距離が短い場合でも安定して高速データ伝送をすることができる。さらに、本発明に係る光伝送路の屈曲状態が変動する場合であっても、光伝送路の出射端から３．０ｍｍ程度入射端側に直線区間を作ることで出射端光強度分布は均一になり、安定して高速データ伝送をすることができる。
【００８２】
（実施の形態２）
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系１０２の概念図を図２に示す。光伝送系１０２はモジュール１１、モジュール１２、発光素子１４、受光素子１５及び光伝送路２８から構成される。図２において図１で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図１の光伝送系１０１と光伝送系１０２との違いは光伝送路１８を備えず、光伝送路２８を備えていることである。
【００８３】
光伝送路２８は一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
【００８４】
光伝送路２８は光伝送路２８ａと光伝送路２８ａの断面形状とは異なる断面形状を有する光伝送路２８ｂとから構成される。
【００８５】
光伝送路２８ａ及び光伝送路２８ｂは図１の光伝送路１８と同様に入射された光を前記光導波領域に閉じ込めて一の端から他の端へ光を伝送する機能を有する。
【００８６】
光伝送路２８ａ及び光伝送路２８ｂは図１の光伝送路１８での説明と同様の方法で製造することができ、光伝送路２８は光伝送路２８ａの一の端と光伝送路２８ｂの一の端とを前記光導波領域が接触するように接続する。例えば、光伝送路２８ａ及び光伝送路２８ｂが光ファイバであれば、両者を融着することで光伝送路２８を製造できる。
【００８７】
一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが例示できる。
【００８８】
光伝送路２８ａのＡ−Ａ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状１、すなわち円形であり、光伝送路２８ｂのＢ−Ｂ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状２〜形状２１、すなわち非円形である。例えば、光伝送路２８は光伝送領域の断面が円形である光伝送路２８ａと光伝送領域の断面が四角形である光伝送路２８ｂとを接続して構成される。光伝送路２８が光ファイバの場合、光伝送路の一方の端のみの断面形状を非円形に加工するため、容易に製造することができる。
【００８９】
光伝送系１０２は発光素子１４、光伝送路２８及び受光素子１５をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。
【００９０】
光伝送系１０２は光伝送系１０１と同様にモジュール１１のデータをモジュール１２へ伝送する。
【００９１】
光伝送路２８ａから光伝送路２８ｂへ光信号が伝搬されることで、定在波が変換されるため、伝搬モードがかく乱されて断面光強度分布は均一になり、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、光伝送系１０２は実施の形態１で説明した効果を得ることができる。
【００９２】
（実施の形態３）
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系１０３の概念図を図３に示す。光伝送系１０３はモジュール１１、モジュール１２、発光素子１４、受光素子１５及び光伝送路３８から構成される。図３において図１で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図１の光伝送系１０１と光伝送系１０３との違いは光伝送路１８を備えず、光伝送路３８を備えていることである。
【００９３】
光伝送路３８は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であるマルチモード型の光伝送路である。
【００９４】
光伝送路３８は光伝送路３８ａ、光伝送路３８ｂ及び光伝送路３８ｃから構成される。光伝送路３８は光伝送路３８ａと光伝送路３８ｂとが互いに光導波領域の断面形状を異とし、光伝送路３８ｂと光伝送路３８ｃとが互いに光導波領域の断面形状を異としている。
【００９５】
前記光伝送路は、前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが例示できる。
【００９６】
光伝送路３８ａのＡ−Ａ’の断面及び光伝送路３８ｃのＣ−Ｃ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状１、すなわち円形であり、光伝送路３８ｂのＢ−Ｂ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状２〜形状２１、すなわち非円形である。例えば、光伝送路３８は光導波領域の断面が円形である光伝送路３８ａ、光導波領域の断面が四角形である光伝送路３８ｂ及び光導波領域の断面が円形である光伝送路３８ｃを順に接続して構成される。
【００９７】
逆に、光伝送路３８は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であるマルチモード型の光伝送路とすることもできる。
【００９８】
光伝送路３８ｂのＢ−Ｂ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状１、すなわち円であり、光伝送路３８ａのＡ−Ａ’の断面及び光伝送路３８ｃのＣ−Ｃ’の断面は図１の光伝送路１８で説明した形状２〜形状２１、すなわち非円形である。例えば、光伝送路３８は光導波領域の断面が三角形の光伝送路３８ａ、光導波領域の断面が円である光伝送路３８ｂ及び光導波領域の断面が四角形の光伝送路３８ｃを順に接続して構成される。
【００９９】
光伝送路３８ａ、光伝送路３８ｂ及び光伝送路３８ｃは図１の光伝送路１８と同様に入射された光を前記材質に閉じ込めて一の端から他の端へ光を伝送する機能を有する。
【０１００】
光伝送路３８ａ、光伝送路３８ｂ及び光伝送路３８ｃは図１の光伝送路１８での説明と同様の方法で製造することができ、光伝送路３８は図２の光伝送路２８での説明と同様の方法で製造することができる。
【０１０１】
光伝送系１０３は発光素子１４、光伝送路３８及び受光素子１５をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。
【０１０２】
光伝送路３８に入射した光は図２の光伝送路２８で説明したように光導波領域の断面形状が異なる光伝送路３８ａ、光伝送路３８ｂ及び光伝送路３８ｃを伝搬するため、出力端における光強度分布は均一になる。
【０１０３】
光伝送路３８は伝送される導波光が前記光導波領域の断面形状が異なる３つの光伝送路を導波することで短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、光伝送径１０３は実施の形態１で説明した効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、光伝送路３８ａ及び光伝送路３８ｃの光導波領域の断面形状が円形である光伝送路３８の場合、光伝送路３８は光導波領域の断面形状が円形である従来の光伝送路と接続する従来の発光素子及び受光素子の設計変更をすることなく、従来の発光素子及び受光素子と接続できる。
【０１０５】
（実施の形態４）
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系１０４の概念図を図４に示す。光伝送系１０４はモジュール１１、モジュール１２、発光素子１４、受光素子１５及び光伝送路４８から構成される。図４において図１及び図３で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。光伝送系１０４は図３の光伝送系１０３の光伝送路３８を備えず、光伝送路４８を備えていることである。
【０１０６】
光伝送路４８は、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間を、前記一の区間と前記他の区間との間にさらに備えるマルチモード型の光伝送路である。
【０１０７】
緩衝区間４８ａは緩衝区間４８ａの一端面と緩衝区間４８ａの他端面との光導波領域の形状が異なっており、緩衝区間４８ａにおける光導波領域の断面の形状は前記一端面の形状から前記他端面の形状へ連続的に変化する光伝送路である。例えば、前記一端面の形状が円であり、かつ前記他端面の形状が四角形である光導波領域を、緩衝区間４８ａが持つ場合、前記光導波領域を囲み、光を鏡面反射又は全反射して光を閉じ込める反射面は特異点を持たない曲面で構成してもよい。
【０１０８】
緩衝区間４８ｂは緩衝区間４８ａと同様である。
【０１０９】
光伝送路４８は前記一の区間としての光伝送路３８ａと前記他の区間としての光伝送路３８ｂとの間に緩衝区間４８ａを挿入し、さらに、前記一の区間としての光伝送路３８ｂと前記他の区間としての光伝送路３８ｃとの間に緩衝区間４８ｂを挿入して構成される。
【０１１０】
従って、光伝送路４８は図３の光伝送路３８と同様の効果を得ることができ、さらに、光伝送の損失を少なくすることができる。従って、光伝送径１０４は実施の形態１で説明した効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の光伝送路は照明機器やレーザーマーキング装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る光伝送路を利用した光伝送系１０１の概念図である。
【図２】本発明に係る光伝送路を利用した光伝送系１０２の概念図である。
【図３】本発明に係る光伝送路を利用した光伝送系１０３の概念図である。
【図４】本発明に係る光伝送路を利用した光伝送系１０４の概念図である。
【図５】光導波領域の断面が形状１又は形状４である光伝送路の断面光強度分布の光路長依存性の結果である。
【図６】光導波領域の断面が形状２である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図７】光導波領域の断面が形状３である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図８】光導波領域の断面が形状５である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図９】光導波領域の断面が形状６である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１０】光導波領域の断面が形状７である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１１】光導波領域の断面が形状８である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１２】光導波領域の断面が形状９である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１３】光導波領域の断面が形状１０である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１４】光導波領域の断面が形状１１である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１５】光導波領域の断面が形状１２である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１６】光導波領域の断面が形状１３である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１７】光導波領域の断面が形状１４である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１８】光導波領域の断面が形状１５である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図１９】光導波領域の断面が形状１６である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２０】光導波領域の断面が形状１７である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２１】光導波領域の断面が形状１８である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２２】光導波領域の断面が形状１９である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２３】光導波領域の断面が形状２０である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２４】光導波領域の断面が形状２１である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【図２５】光導波領域の断面が形状２２である光伝送路の断面光強度分布の結果である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１、１０２、１０３、１０４  光伝送系
１１、１２  モジュール
１４  発光素子
１５  受光素子
１８、２８、２８ａ、２８ｂ、３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、４８  光伝送路
４８ａ、４８ｂ  緩衝区間
【図１】
2007033859.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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